核动力装置概述A_核动力装置资料
合集下载
哈工程吐血整理版船舶核动力装置,核动力设备,电厂汽轮机
第二章 1.主冷却剂系统有何功用？1 正常运行时传热，使二回路工质变为蒸汽 2 停堆时排出余热 3 事故
时应急冷却 4 提供承压边界。组成：一般为包括驱动机构包壳在内的反应堆压力容器、蒸汽发生器一回路 测、主泵、稳压器以及各种阀门管系。 2.反应堆冷却剂系统设计要求：1 保证堆芯充分冷却-有足够的流量 2 应有一定的自然循环能力-作战、安全 性 3 主泵应有一定的惯性 4 一台主泵失效不能导致系统失效 5 满足适航性要求 6 满足承压边界完整性要求 7 系统双重设置。 3.蒸汽发生器有哪两种类型？各有什么特点？1 自然循环①只产生饱和蒸汽②二次侧水依靠密度差自然循 环③二次侧保持一定水位，有利于安全④要不断排污，水质要求高⑤运行特性：一次侧冷却剂平均温度恒 定，二次侧蒸汽压力随符合增加而降低；2 直流式①传热管形式多样②循环效率为 1③给水供应要非常可
在反应堆启动时按反应堆冷却剂系统升温升压的要求稳压器提供部分热源并控制系统压力按预定的程序提高到额定工作压力在反应堆正常停堆时按反应堆冷却剂系统降温降压的要求控制系统压力按预定的程序提高到额定工作压力在反应堆临时停堆时维持一回路压力压力安全系统按设计要求储存有一定量的水用来补偿设备管道和阀门的密封或接头处的泄露损失在反应堆启动和停堆以前及稳态功率运行时可用稳压器去除反应堆冷却剂系统的裂变气体及其他有害气体
船舶核动力装置 第一章 1.核能特点：1）核燃料具有极高的能量密度；
2）核裂变反应不需要氧气； 3）核裂变反应会
产生大量的放射性物质； 4）核动力装置具有潜在的危险性； 5）需要采取严格的辐射防护措施； 6）运 行管理要求很高。 2.核能用作船舶动力具有哪些优越性? 1）燃料重量占全船载重量的比例较小; 2）提供较大的续航力和推进 功率; 3）提高潜艇的隐蔽性； 3.船舶轴输出功率与排水量、航速之间的关系：Ne=D2/3vs3/c kw 其中 Ne-推进器功率，vs-航速，D-排水量 c-海军部系数。 4.核动力装置的安全设计原则：多道屏蔽，纵深防御。多道屏蔽：燃料元件包壳、一回路系统和承压边界、 安全壳。纵深防御：1 第一级安全防御主要考虑对事故的预防 2 第二级放置运行中出现偏差而发展成事故 3 第三极是限制事故引起的放射性后果。 5.装置可靠性如何定义：指装置在规定的时间内，在规定的使用条件下能完成规定功能的能力。它表示系 统、机器、设备等的工作和性能的时间稳定性强度。 6.什么是装置的生命力：在战斗破损或事故破损时，动力装置能够保证或者可能恢复其功能的能力，是舰 船总生命力的重要组成部分。提高装置生命力的措施有哪些：①主动分组布置②应急储备③考虑互换性好 的设备仪表④主要设备单独供电、设置应急供电系统⑤主要消耗品分散布置⑥具有破损报警及隔离装置。 7.提高船用核动力装置隐蔽性的措施有哪些？ 影响隐蔽性的因素主要有噪声和放射性。 消除或降低噪声的主要措施有： （1）提高反应堆的自然循环能力，低速工况下主泵不需要运行，可消除其 运行噪声； （2）采用全电力推进，取消齿轮减速器，彻底消除齿轮减速器产生的噪声。 （3）改进螺旋桨设 计，提高其加工精度，或者采用新型推进器，减少推进器的运行噪声。 （4）在结构上使动力机械与船体分 离，采用弹性减震机座和其他减震，消音措施，减少或消除通过船体传出的辐射噪声。控制放射性的主要 措施是:提高放射性废物的处理水平，控制排放，加强屏蔽。 8.船用核动力装置技术的发展趋势有哪些方面？ （1）提高安全性与可靠性； （2）增长堆芯寿命； （3）增 强反应堆的自然循环能力； （4）减震降噪； 9.船用核动力装置各项技术经济指标：安全性、装置功率、经济性、重要尺寸、可靠性、机动性、生命力、 适航性、隐蔽性 10.船舶核动力装置的船用条件：1）必须具备在一定的摇摆，冲击和振动条件下稳定可靠运行的能力；2） 应该有可靠，完善的安全措施，在舰船发生意外和遭受攻击的情况下防止放射性物质扩散而引发核污染事 故； 3）由于船舶机动性的特点，核动力装置运行工况改变频繁，功率变化幅度大，而且工作人员活动场 所小，运行条件恶劣，运行管理难度大；4）应该具有良好的可靠性和较强的生命力；5）核动力装置必须 重量轻，体积小，布置紧凑； （6）核动力装置必须有良好的放射性防护措施；7）核动力系统和设备必须 有良好的抗腐蚀性能。
核动力装置
4．核动力装置考查要点：一、核动力装置的特点及主要技术指标1. 要求考生了解核动力装置的特点；2. 要求考生理解核动力装置的船用条件；3. 要求考生了解船用核动力装置的主要技术指标的含义。
二、一回路系统原理1. 要求考生了解一回路系统的主要任务；2. 要求考生掌握反应堆冷却剂系统、压力安全系统、水质控制系统、辅助水系统、工程安全设施的功能、基本组成和运行原理；3. 要求考生掌握放射性废物的来源、废物分类和废物处理原则。
三、二回路系统原理1. 要求考生了解二回路系统的主要任务；2. 要求考生掌握蒸汽系统、蒸汽排放系统、凝水-给水系统、循环水系统、润滑油系统、造水系统的功能、基本组成和运行原理。
四、水质监督和水处理1. 要求考生了解常用的水质指标及其意义；2. 要求考生了解金属腐蚀的基本理论；3. 要求考生了解压水堆核动力装置的腐蚀特点。
五、核动力装置循环热力分析1. 要求考生了解压水堆核动力装置热力循环基本形式及循环效率计算公式；2. 要求考生了解蒸汽初、终参数对循环效率的影响；3. 要求考生了解废汽回热循环与抽汽回热循环的特点；4. 要求考生掌握核动力装置能量平衡计算方法。
考试题型：简述题（120分）；计算题（30分）笔试考查要点：一、核动力装置的特点及主要技术指标1．核动力装置的含义、组成及特点2．核动力装置的船用条件、主要技术指标二、反应堆及一回路系统1．反应堆冷却剂系统的组成、功能、布置形式及其特点2．压力波动的原因，压力控制与超压保护的方式3．水质控制系统的功能及特点4．辅助水系统的功能及特点5．工程安全设施的功能及特点6．放射性废物处理的基本原则三、二回路系统1．蒸汽系统的设计要求、布置形式及其特点2．蒸汽排放系统的功能及特点3．凝水-给水系统的功能及设计要求4．给水除氧的原理、热力除氧的基本原则5．循环水冷却系统的功能，自流式、泵流式循环冷却水系统的特点6．润滑系统的功能、设计要求7．海水淡化的方式，蒸发法造水的工作原理，造水比的表达式四、水质监督和水处理1．金属腐蚀的类型和机理2．压水堆核动力装置的腐蚀特点五、核动力装置热力分析1、压水堆核动力装置的热力循环，蒸汽初、终参数对循环效率的影响2．废汽回热循环与抽汽回热循环3．核动力装置的能量平衡计算方法4．火用的概念，火用分析方法，核动力装置火用分析六、核动力装置运行与控制1．核动力装置运行工况2．核动力装置运行方案3．核动力装置的启动、功率运行和停堆。
船舶核动力装置
•
16
《核动力装置》
b.辐射防护措施
核反应堆工作时，不可避免有强烈的放射 性辐射，这就要求特别的屏蔽，限制或根 本不让艇员进入潜艇的某些部位。
广泛采用自动化设备，不断监测空气的放 射性和采用其他一些安全措施。
对船员照射剂量的极限值都有严格的标准 规定。
•
17
《核动力装置》
c.安全性设计原则
增大下潜深度，利用海洋背景提高隐蔽性
•
43
《核动力装置》
c.“东芝事件”的背后
20世纪80年代初，日本东芝机械公司背着巴黎统筹委员会，向前苏联 出售了4台高精密的加工船用螺旋桨的数控机床
前苏联使用这种铣床加工出高质量、低噪音的大型船用螺旋桨，将新 型核潜艇的噪音大幅下降，致使美国的一艘核潜艇于1986 年10月在 直布罗陀附近海域跟踪前苏联核潜艇时与其发生了相撞事件
装置总效率
定义为装置输出总能量与反应堆输出热功率的比值，即
npp
Ne Nap QR
•
25
《核动力装置》
（4）重量尺寸
装置干重 装置的机械、设备和管系的重量
装置湿重 装置干重 + 装置运行所必需的水和 油的重量
装置贮备重量 液体的贮备重量消耗材料的重量和 贮备仪器重量
装置总重= 装置湿重 + 装置贮备重量
•
9
《核动力装置》
1.船用条件
（5）船内舱室空间有限
—— 要求动力装置结构紧凑、占用空间较小
（6）船上、港口人员密集
—— 辐射防护要求高
（7）海洋气候潮湿,空气中含有盐分
—— 设备应具有抗腐蚀性能
•
10
《核动力装置》
核动力装置
2020/6/15
《核动力装置》
2
核安全三要素
反应性控制 控制棒、硼酸溶液
堆芯冷却 余热排出、安全注射
放射性产物的包容 超压保护、安全喷淋
只要满足三要素的要求，核安全就能得到保证。
2020/6/15
《核动力装置》
பைடு நூலகம்
3
设置工程安全设施的目的
保证核动力装置运行的安全，在事故工况下： ➢ 防止放射性物质泄漏 ➢ 防止堆芯损坏
第二阶段 冷却剂温度降低到150℃以下，余热排出系统投入运行， 用海水通过余热排出冷却器对堆芯冷却剂继续冷却，直至 冷停堆状态。
➢ 适用于低压型余热排出系统 ➢ “陆奥”号、核电厂中采用这种方式
2020/6/15
《核动力装置》
14
余热排出方式之二 —— 直接排出
措施一 正常冷停堆时，余热排出系统直接投入，对反应堆冷却剂 系统进行冷却
力和放射性剂量水平迅速升高，威胁到第三道安全屏障的 完整性
2020/6/15
《核动力装置》
18
失水事故（LOCA）的分类
按破口大小可分为： ➢ 小破口：如蒸汽发生器传热管破裂； ➢ 中破口：与主管道相联的支管破裂； ➢ 大破口：主管道破裂。
2020/6/15
《核动力装置》
19
主蒸汽管道断裂事故（MSLB）
2020/6/15
《核动力装置》
17
失水事故（LOCA）
LOCA（Loss of Coolant Accident） 反应堆冷却剂系统的承压边界发生破损，冷却剂无控制的 流出。
LOCA的后果 ➢ 大量冷却剂通过破口流出，流过堆芯流量迅速减小，而且
由于系统泄压，堆芯出现蒸汽，造成堆芯传热恶化 ➢ 漏出的冷却剂瞬间汽化，使堆舱（安全壳）内的温度、压
核动力装置循环热力分析A-核动力装置
蒸汽发生器运行压力提高，要求给水泵扬程增加，既增大 了给水泵叶轮的轴向推力，对于单位质量流量的工质而言，
对蒸汽发生器、汽轮机、蒸汽管道及阀门的强度、耐温性
13-Oct-24
《核动力装置》
23
图6-7 蒸汽发生器一、二次侧工质温度分布
13-Oct-24
《核动力装置》
24
一、二回路参数的相互制约
13-Oct-24
《核动力装置》
10
（1）汽轮机内部膨胀过程的能量损失
蒸汽在汽轮机通流部分流 动、膨胀，存在着摩擦、 泄漏、余速等各种损失
使蒸汽在汽轮机内部的焓 降减小
13-Oct-24
《核动力装置》
11
汽轮机相对内效率
oi
汽轮机内焓降 绝热焓降
Hi Ha
用汽轮机相对内效率表征蒸汽在汽轮机内部膨胀过程的能 量损失
过程1-2-3：定压吸热过程 过程4-5：定压放热过程
过程3-4：绝热膨胀过程 过程5-1：绝热压缩过程
13-Oct-24
《核动力装置》
7
朗肯循环与蒸汽卡诺循环的区别
乏汽的凝结是完全的，完全凝结使循环中多了一段不饱和 水的加热过程4-5，减小了循环的平均温差，使热效率降低， 但压缩水较压缩汽水混合物方便得多，因而有利于简化设 备；
水的加热不在定温下进行，如果采用过热蒸汽，在过热区 加热也不是定温条件，因此，朗肯循环的热效率低于相同 温限间工作的卡诺循环。
朗肯循环是各种复杂的蒸汽动力装置的基本循环。
13-Oct-24
《核动力装置》
8
朗肯循环效率
图6-3 理想朗肯循环
q1 h3 h1
wt h3 h4
q2 h4 h5
图6-1 饱和蒸汽的卡诺循环
对蒸汽发生器、汽轮机、蒸汽管道及阀门的强度、耐温性
13-Oct-24
《核动力装置》
23
图6-7 蒸汽发生器一、二次侧工质温度分布
13-Oct-24
《核动力装置》
24
一、二回路参数的相互制约
13-Oct-24
《核动力装置》
10
（1）汽轮机内部膨胀过程的能量损失
蒸汽在汽轮机通流部分流 动、膨胀，存在着摩擦、 泄漏、余速等各种损失
使蒸汽在汽轮机内部的焓 降减小
13-Oct-24
《核动力装置》
11
汽轮机相对内效率
oi
汽轮机内焓降 绝热焓降
Hi Ha
用汽轮机相对内效率表征蒸汽在汽轮机内部膨胀过程的能 量损失
过程1-2-3：定压吸热过程 过程4-5：定压放热过程
过程3-4：绝热膨胀过程 过程5-1：绝热压缩过程
13-Oct-24
《核动力装置》
7
朗肯循环与蒸汽卡诺循环的区别
乏汽的凝结是完全的，完全凝结使循环中多了一段不饱和 水的加热过程4-5，减小了循环的平均温差，使热效率降低， 但压缩水较压缩汽水混合物方便得多，因而有利于简化设 备；
水的加热不在定温下进行，如果采用过热蒸汽，在过热区 加热也不是定温条件，因此，朗肯循环的热效率低于相同 温限间工作的卡诺循环。
朗肯循环是各种复杂的蒸汽动力装置的基本循环。
13-Oct-24
《核动力装置》
8
朗肯循环效率
图6-3 理想朗肯循环
q1 h3 h1
wt h3 h4
q2 h4 h5
图6-1 饱和蒸汽的卡诺循环
核动力装置
船舶核动力装置一、背景：1955年4月，世界上第一艘核动力船舶——美国核潜艇“舡鱼“号正式编队下水服役。
为了建造者艘核潜艇的动力装置，美国提前5年在艾德华州兴建了陆上模式堆，这就是世界上第一个核动力装置。
从那时起到现在的近50年时间里，世界上先后有近十个国家的约470多艘采用核动力推进的潜艇、水面舰艇、客货商船、矿砂船、破冰船等相继游弋在宽阔的海洋上了。
事实充分说明，船舶在使用核动力装置以后，船舶推进能源就又进入了一个崭新的阶段。
可以肯定，随着核能事业的发展，大规模建造核动力舰船，将会成为有关各国造船业今后十分关注的发展方向。
过去的两个多世纪，由于人类掌握了利用煤、石油等化石燃料产生动力的技术，使人们摆脱了单纯依靠人力、畜力进行劳动的困境，推动了社会生产突飞猛进的发展。
与有限的化学能源相比较，核能将会成为人类的一个全新的、蕴藏量更为丰富的动力资源，它必将有力地推动社会生产力的发展。
二、基本介绍：核动力装置以原子核裂变能作为产生推进动力的能源。
它包括核反应堆、为产生功率推动船舶前进所必需的有关设备以及为提供装置正常运行，保证对人员健康和安全不会造成特别危害的那些结构、系统和部件。
船舶核动力装置是以反应堆代替普通燃料来产生蒸汽的汽轮机装置。
它可以作为船舶的一种主动力装置。
核动力装置功率大，一次装填核燃料可以用上好几年。
装备核动力装置的舰船，几乎有无限的续航力。
所以核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。
三、基本原理：核燃料在核动力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中作功。
基于中子引起这种反应后又产生更多的新中子，在一定的条件下，新中子又可能去轰击另一个可裂变的原子核，使之又分裂为两个次级裂变产物的部分，又再放出大量的能量和两到三个新中子；同样条件下，新中子又可能去轰击另外的又一个可裂变的原子核而连续不断地把这种裂变反应持续下去，连续不断地释放出能量。
船舶核动力装置
美国核动力航空母舰
总结词
美国是全球最大的核动力航空母舰拥有国，这些航母具备强大的作战能力和长期续航能 力。
详细描述
美国拥有多艘核动力航空母舰，这些航母采用核反应堆技术，为航母提供几乎无限的航 程和长期稳定的动力。核动力航空母舰具备强大的舰载机起降能力和作战能力，是美国 海军的重要战略资产。这些航母在多次军事行动中发挥了关键作用，包括打击恐怖主义、
该系统包括了核燃料组件、燃料存储设施、燃料处理设备和废物处理设施等部分。
核燃料循环系统的设计需考虑核燃料的经济性、安全性和环保要求。
冷却系统
冷却系统负责将反应堆产生的 热量带走并排放到环境中，以 维持反应堆的正常运行温度。
冷却系统通常采用液态金属、 水或气体等作为冷却剂，将热 量传递到散热器或冷凝器中排 放。
安全风险
核能技术虽然相对成熟，但仍存在一定的安全风险，如核事故、辐射 泄漏等，需要采取严格的安全措施来确保人员和环境的安全。
风险与挑战
技术成熟度与可靠性
船舶核动力装置技术需要经过长时间的实际运行验证，以 确保其成熟度和可靠性。
国际合作与互操作性问题
由于涉及核能技术，船舶核动力装置的国际合作和互操作 性成为一个重要问题，需要各国政府和国际组织之间的合 作与协调。
核动力装置能够提供持续、稳定的能 源输出，与传统的柴油或燃气发动机 相比，能源利用效率更高。
长续航能力
由于核燃料能量密度高，船舶核动力 装置能够提供较长的续航里程，减少 补给次数。
减少对化石燃料的依赖
船舶核动力装置可以大幅减少对石油、 天然气等化石燃料的依赖，从而降低 温室气体排放。
环保性
核动力装置产生的废物量相对较少， 且长期来看，核废料的处理和处置问 题得到妥善解决后，船舶核动力装置 的环境友好性将更加明显。
核动力设备及装置总复习课件
05
核动力设备维护与检修
核动力设备维护保养
01
定期检查
对核动力设备进行定期检查，确保 设备正常运行。
清洁保养
保持设备清洁，防止污垢和杂质的 积累。
03
02
润滑保养
定期对设备进行润滑保养，减少磨 损和摩擦。
防腐保养
采取防腐措施，防止设备腐蚀。
04
核动力设备检修流程
故障诊断
对设备进行故障诊断，确 定故障原因和位置。
安全警示标识
在检修区域设置安全警示标 识，提醒人员注意安全。
核动力设备检修质量保证
检修人员资质
确保检修人员具备相应的资质和技能水平 。
质量检验与验收
对检修质量进行检验和验收，确保达到预 期效果。
检修工具与设备
使用合格的检修工具和设备，确保检修质 量。
记录与归档
对检修过程进行详细记录，并归档保存， 便于后续查阅和管理。
THANKS
感谢观看
核动力船舶推进系统
核裂变反应
通过控制中子数量，实现链式反应的启动和 停止，释放能量。
减速齿轮箱
将汽轮机的低速转动转换为螺旋桨的高转速 转动，提高推进效率。
蒸汽轮机
利用蒸汽的热能转换为机械能，驱动螺旋桨 产生推力。
轴系与螺旋桨
将减速齿轮箱的输出传递到螺旋桨，驱动船 舶前进。
核动力船舶安全保障
三道安全屏障
执行检修
按照检修计划对设备进行 维修和更换部件。
制定检修计划
根据故障情况制定详细的 检修计划。
验收与测试
完成检修后进行验收和测 试，确保设备性能恢复。
核动力设备检修安全措施
遵守安全规程
在检修过程中严格遵守安全 规程和操作规程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
14.0%
核动力装置 3.6% 燃气轮机动力装置 45.5%
联合动力装置 16.8% 柴油机动力装置》
9
蒸汽动力装置
由锅炉提供蒸汽 汽轮机将蒸汽的能量转换为机械功
▲凝汽式汽轮机
23 March 2019
《核动力装置》
10
蒸汽动力装置特点
优点
《核动力装置》 2
23 March 2019
［
教学要求
］
教学方式：课堂讲授＋课堂讨论＋作业
考核方式：闭卷考试 最终成绩：考试成绩60%＋课堂讨论20%＋作业20%
课堂讨论方式：互问互答
（1）教师提出问题，同学回答 （2）同学提出问题，其他同学回答
作业内容：
（1）系统设计 （2）热力分析
112舰使用的燃机→
23 March 2019 《核动力装置》 15
燃气轮机特点
优点
启动加速快； 全负荷时燃油消耗低； 振动噪声小； 结构紧凑、重量轻； 辅机及系统简单； 操纵方便、维修性好。
23 March 2019
《核动力装置》
16
燃气轮机特点
缺点
23 March 2019
《核动力装置》
13
柴油机特点
缺点
按功率比例重量和尺寸增加快，单机功率受限制； 运行时振动、噪声大； 中、高速柴油机的运动部件磨损较严重； 低转速时稳定性差，影响低速航行性能。
23 March 2019
《核动力装置》
14
燃气轮机
以连续流动的气体为工质，带动叶轮高速 旋转，将燃料的能量转变为有用功
《核动力装置》 18
潜艇核动力装置示意图
23 March 2019
《核动力装置》
19
船用核动力装置发展历程
1954年1月，世界上第一艘核潜艇，也是美国海军第一艘 核动力舰艇 “鹦鹉螺”号下水
美国、苏联 / 俄罗斯、英国、 法国、中国已经建造了 470 多 艘核动力舰船，至2002年，世 界上仍然在役的核潜艇有 150 多艘
世界上第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号 →
23 March 2019
《核动力装置》
20
船舶核动力装置的应用
攻击型核潜艇 潜艇核动力装置 弹道导弹核潜艇 船舶核动力装置
航空母舰 水面舰船 核动力装置
巡洋舰 驱逐舰 核商船
23 March 2019
《核动力装置》
21
装备核动力舰船的国家
国家
美国
俄罗斯
/苏联
低负荷时燃料消耗高； 高温热源大、对环境温度敏感； 进排气尺寸大； 自身不能反转倒车； 造价高。
23 March 2019
《核动力装置》
17
2.船用核动力装置含义
将核燃料裂变产生的能量传输、分配并转换成推进船舶的 动力
核能
热能
热能
机械能
推进系统
电能 一回路
23 March 2019
动力设备
二回路
MNPP-L01
核动力装置
Nuclear Power Plant
核科学与技术学院
（V2009.03.02）
［
教学内容
］
核动力装置概论 反应堆主冷却剂系统 一回路辅助系统 二回路系统 水质监督和水处理
核动力装置热力循环分析
核动力装置运行与控制 核动力装置动力学基础 核安全基础
23 March 2019
［
教材以参考书
］
原子能出版社，
教材
《船舶核动力装置》 彭敏俊编著 2009
参考书
《船舶核动力装置原理与设计》 王兆祥等编 国防工业出版社，1980 《核能动力装置》 薛汉俊主编 原子能出版社， 1992
23 March 2019
《核动力装置》
5
1 核动力装置概述
1.1 船舶动力装置主要类型及其特点
1.2 核动力装置的原理及组成
1.3 船舶核动力装置的技术经济指标 1.4 船舶核动力装置的发展趋势
23 March 2019
《核动力装置》
6
1.1 船舶动力装置主要类型及其特点
1. 船舶动力装置分类
2. 船用核动力装置含义
3. 核能的特点 4. 核能用作船舶动力的优越性
23 March 2019
《核动力装置》
7
1.动力装置分类
内燃机 动力装置 新能源 动力装置 船舶 动力装置 联合 动力装置 蒸汽轮机 动力装置 燃气轮机 动力装置
核动力装置
23 March 2019 《核动力装置》 8
海军国家水面舰艇动力装置
燃气轮机动力装置：45.5% 柴油机动力装置：20.1% 联合动力装置：16.8% 蒸汽动力装置：14% 核动力装置：3.6% 蒸汽动力装置
23 March 2019
《核动力装置》
3
［
1 系统的功用或作用
学习要点
］
为什么设置该系统？ 该系统在核动力装置中承担什么任务？ 系统中包括哪些主要设备？ 各设备如何组成一个完整系统？ 系统是如何实现其功能的？ 系统基本运行与控制原理
《核动力装置》 4
2 系统的基本组成
3 系统的运行原理
英国
法国
中国
核潜艇
核潜艇
核潜艇
核潜艇
核潜艇
巡洋舰
巡洋舰
航空母舰
航空母舰 23 March 2019
破冰船 《核动力装置》 22
3.核能的特点
（1）核燃料具有极高的能量密度
（2）核裂变反应不需要氧气
（3）核裂变过程伴随着大量放射性物质的产生
23 March 2019
《核动力装置》
23
（1）核燃料具有极高的能量密度
23 March 2019
11
柴油机
通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的 热能直接转换为动力
船用大功率低速柴油机→
23 March 2019 《核动力装置》 12
柴油机特点
优点
热效率高、燃油消耗率低于蒸汽动力装置和燃气轮 机； 辅助设备和机械较少，布置简单，结构紧凑，装置 整体重量和尺寸较小； 具有良好的机动性，操作简单启动方便，正倒车转 换迅速； 易实现远距离操纵和自动控制。
汽轮机单机功率大，1200MW； 汽轮机叶轮转速稳定，没有 周期性作用力，机组振动、 噪声小； 磨损部件少，可靠性高； 油质要求低，滑油消耗小； 汽轮机结构简单、紧凑管理 使用方便。
《核动力装置》
不足
系统复杂； 重量尺寸大； 附属设备多； 热效率低； 初投资大； 机动性差。
1kg铀-235完全裂变
1kg标准煤完全燃烧 1L重油完全燃烧 1m3天然气完全燃烧
19,600,000,000kcal
7,000kcal 9,900kcal 9,800kcal
核动力装置 3.6% 燃气轮机动力装置 45.5%
联合动力装置 16.8% 柴油机动力装置》
9
蒸汽动力装置
由锅炉提供蒸汽 汽轮机将蒸汽的能量转换为机械功
▲凝汽式汽轮机
23 March 2019
《核动力装置》
10
蒸汽动力装置特点
优点
《核动力装置》 2
23 March 2019
［
教学要求
］
教学方式：课堂讲授＋课堂讨论＋作业
考核方式：闭卷考试 最终成绩：考试成绩60%＋课堂讨论20%＋作业20%
课堂讨论方式：互问互答
（1）教师提出问题，同学回答 （2）同学提出问题，其他同学回答
作业内容：
（1）系统设计 （2）热力分析
112舰使用的燃机→
23 March 2019 《核动力装置》 15
燃气轮机特点
优点
启动加速快； 全负荷时燃油消耗低； 振动噪声小； 结构紧凑、重量轻； 辅机及系统简单； 操纵方便、维修性好。
23 March 2019
《核动力装置》
16
燃气轮机特点
缺点
23 March 2019
《核动力装置》
13
柴油机特点
缺点
按功率比例重量和尺寸增加快，单机功率受限制； 运行时振动、噪声大； 中、高速柴油机的运动部件磨损较严重； 低转速时稳定性差，影响低速航行性能。
23 March 2019
《核动力装置》
14
燃气轮机
以连续流动的气体为工质，带动叶轮高速 旋转，将燃料的能量转变为有用功
《核动力装置》 18
潜艇核动力装置示意图
23 March 2019
《核动力装置》
19
船用核动力装置发展历程
1954年1月，世界上第一艘核潜艇，也是美国海军第一艘 核动力舰艇 “鹦鹉螺”号下水
美国、苏联 / 俄罗斯、英国、 法国、中国已经建造了 470 多 艘核动力舰船，至2002年，世 界上仍然在役的核潜艇有 150 多艘
世界上第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号 →
23 March 2019
《核动力装置》
20
船舶核动力装置的应用
攻击型核潜艇 潜艇核动力装置 弹道导弹核潜艇 船舶核动力装置
航空母舰 水面舰船 核动力装置
巡洋舰 驱逐舰 核商船
23 March 2019
《核动力装置》
21
装备核动力舰船的国家
国家
美国
俄罗斯
/苏联
低负荷时燃料消耗高； 高温热源大、对环境温度敏感； 进排气尺寸大； 自身不能反转倒车； 造价高。
23 March 2019
《核动力装置》
17
2.船用核动力装置含义
将核燃料裂变产生的能量传输、分配并转换成推进船舶的 动力
核能
热能
热能
机械能
推进系统
电能 一回路
23 March 2019
动力设备
二回路
MNPP-L01
核动力装置
Nuclear Power Plant
核科学与技术学院
（V2009.03.02）
［
教学内容
］
核动力装置概论 反应堆主冷却剂系统 一回路辅助系统 二回路系统 水质监督和水处理
核动力装置热力循环分析
核动力装置运行与控制 核动力装置动力学基础 核安全基础
23 March 2019
［
教材以参考书
］
原子能出版社，
教材
《船舶核动力装置》 彭敏俊编著 2009
参考书
《船舶核动力装置原理与设计》 王兆祥等编 国防工业出版社，1980 《核能动力装置》 薛汉俊主编 原子能出版社， 1992
23 March 2019
《核动力装置》
5
1 核动力装置概述
1.1 船舶动力装置主要类型及其特点
1.2 核动力装置的原理及组成
1.3 船舶核动力装置的技术经济指标 1.4 船舶核动力装置的发展趋势
23 March 2019
《核动力装置》
6
1.1 船舶动力装置主要类型及其特点
1. 船舶动力装置分类
2. 船用核动力装置含义
3. 核能的特点 4. 核能用作船舶动力的优越性
23 March 2019
《核动力装置》
7
1.动力装置分类
内燃机 动力装置 新能源 动力装置 船舶 动力装置 联合 动力装置 蒸汽轮机 动力装置 燃气轮机 动力装置
核动力装置
23 March 2019 《核动力装置》 8
海军国家水面舰艇动力装置
燃气轮机动力装置：45.5% 柴油机动力装置：20.1% 联合动力装置：16.8% 蒸汽动力装置：14% 核动力装置：3.6% 蒸汽动力装置
23 March 2019
《核动力装置》
3
［
1 系统的功用或作用
学习要点
］
为什么设置该系统？ 该系统在核动力装置中承担什么任务？ 系统中包括哪些主要设备？ 各设备如何组成一个完整系统？ 系统是如何实现其功能的？ 系统基本运行与控制原理
《核动力装置》 4
2 系统的基本组成
3 系统的运行原理
英国
法国
中国
核潜艇
核潜艇
核潜艇
核潜艇
核潜艇
巡洋舰
巡洋舰
航空母舰
航空母舰 23 March 2019
破冰船 《核动力装置》 22
3.核能的特点
（1）核燃料具有极高的能量密度
（2）核裂变反应不需要氧气
（3）核裂变过程伴随着大量放射性物质的产生
23 March 2019
《核动力装置》
23
（1）核燃料具有极高的能量密度
23 March 2019
11
柴油机
通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的 热能直接转换为动力
船用大功率低速柴油机→
23 March 2019 《核动力装置》 12
柴油机特点
优点
热效率高、燃油消耗率低于蒸汽动力装置和燃气轮 机； 辅助设备和机械较少，布置简单，结构紧凑，装置 整体重量和尺寸较小； 具有良好的机动性，操作简单启动方便，正倒车转 换迅速； 易实现远距离操纵和自动控制。
汽轮机单机功率大，1200MW； 汽轮机叶轮转速稳定，没有 周期性作用力，机组振动、 噪声小； 磨损部件少，可靠性高； 油质要求低，滑油消耗小； 汽轮机结构简单、紧凑管理 使用方便。
《核动力装置》
不足
系统复杂； 重量尺寸大； 附属设备多； 热效率低； 初投资大； 机动性差。
1kg铀-235完全裂变
1kg标准煤完全燃烧 1L重油完全燃烧 1m3天然气完全燃烧
19,600,000,000kcal
7,000kcal 9,900kcal 9,800kcal